Введение 4
1. Постановка задачи 6
2. Обзор методов 8
2.1. Система контроля на основе RFID меток 8
2.2. Визуальная система контроля 11
2.2.1. Методы вычитания фона 11
2.2.2. Использование разности кадров 12
2.2.3. Фильтр среднего (mean filter) 13
2.2.4. Running Gaussian average 14
2.2.5. SIFT, SURF 16
2.2.6. Сверточные нейронные сети 18
2.3. Выводы 22
3. Реализация задачи 23
3.1. Описание системы 23
3.2. Разметка старта, финиша, предварительная обработка 25
3.3. Вычитание фона, поиск контуров объектов переднего плана 26
3.4. Классификация с использованием сверточной нейронной сети 28
3.5. Замер времени 31
3.6. Результаты 32
Заключение 33
Список литературы 34
Компьютерное зрение является достаточно молодой областью, но динамично развивающейся. Основным предметом изучения в данной области являются методы отслеживания, классификации и обнаружения объектов на изображении. В связи с развитием информационных технологий, увеличения вычислительных мощностей, появлением возможности обрабатывать всё большие объемы данных, компьютерное зрение находит применение во всё большем количестве коммерческих продуктов (проверка качества изготавливаемой продукции, диагностика заболеваний в медицине, распознавание номерных знаков, самоуправляемые автомобили и тд.). В данной работе мы постараемся применить существующие методы компьютерного зрения для решения задачи замера времени прохождения спуска во время проведения горнолыжных соревнований, так как в последнее время широкое распространение получают различные горнолыжные виды спорта, создается огрoмное количество специализированных горнолыжных трасс для тренировок спортсменов [9] и количество людей, занимающихся данным видом спорта, растет. Популярностью среди спoртсменов-любителей пользуется вид горнолыжного спорта под названием “слалoм”. Слаломом называется спуск спортсменом на лыжах с горы по заранее определенной трассе длинной 400-500 метров с установленными на ней воротами, ширина которых обычно составляет 3.5-4.5м, а расстояние между ближайшими воротами 0.7 - 15м [12]. Победителем является участник, прошедший установленную трассу за наименьшее количество времени. Соответственно, для определения времени прохождения спуска необходима некоторая система, которая будет начинать отсчет времени в момент пересечения спортсменом стартовой линии и заканчивать в момент пересечения финишной. На данный момент для решения этой задачи используются системы на основе RFID меток, считыватели которых установлены на стартовой и финишной прямых трассы. Данный подход позволяет с высокой точностью засекать время, но оборудование для его реализации является дорогостоящим (3000.00 - 6000.00 USD) и требует специальной подготовки трассы, что порой может доставлять неудобства, а для спортсменов-любителей и вовсе остается единственный вариант ручного замера прохождения спуска, ибо покупка указанных наборов не всегда вписывается в бюджет. Мы ставим себе задачу создания системы визуального контроля прохождения спуска, для работы которой необходим лишь ноутбук и получаемый с камеры видеопоток. Данное решение позволит нам превратить практически любой лыжный спуск в трассу, готовую для проведения горнолыжных соревнований без огромных затрат на оборудование.
Разработанное в данной работе программное обеспечение может использоваться для контроля времени прохождения спуска спортсменом на различных горнолыжных трассах. При увеличении библиотеки тренировочных данных с помощью разработанного помощника и дополнительном обучении существующей сети есть возможность увеличить производительность разработанной системы. Даже на слабом процессоре ноутбука разработанный алгоритм позволяет обрабатывать видеопоток с частотой 30 кадров в секунду в реальном времени. В будущем планируется увеличение библиотеки образцов для повышения точности распознавания, а также добавление возможности анализа видеопотоков одновременно с нескольких камер, установленных вдоль трассы. Так же планируется добавить возможность замера времени одновременно для нескольких спортсменов проходящих трассу.
